电磁波的发现物理
什么是电磁波？
什么是电磁波？电磁波是指由电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。
在物理学中，电磁波是无中介物质的传输方式，可以在真空中传播，而且根据频率的不同有不同的形态，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，广泛应用于通信、医学、化学、物理等领域。
下面将从以下几个方面详细介绍电磁波的相关知识。
一、电磁波的发现和理论基础电磁波最早产生于19世纪初，当时英国物理学家詹姆斯•克拉克•麦克斯韦通过数学模型预测并证实了电磁波的存在，也是因为他的工作，才有了我们今天的通信技术和现代科学。
麦克斯韦理论是电磁波的理论基础，主要指出电荷分布的变化在空间中形成电场，变化的磁场也能在空间中形成感生电场，两者相互作用最终形成电磁波，在物理学研究中有着广泛的应用。
二、电磁波的分类及应用1. 无线电波无线电波是电磁波的一种，指频率处于3 kHz~3000 GHz 的电磁波，广泛应用于通信、雷达、导航、广播和电视等领域。
其频率和波长相反，频率越高，波长越短，是信息传输的主要手段。
2. 微波微波是波长约为1mm~30cm 的高频电磁波，广泛用于微波炉、通信、雷达、医学和化学等领域。
由于能够轻易穿透不同的材料，微波广泛应用于不同的加热和烘干场合。
3. 可见光可见光是电磁波的一种，包含红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色，每种颜色都对应着不同频率和波长，因此可见光也是信息传输和显示的重要媒介，广泛应用于照明领域。
4. 紫外线紫外线是波长在200 nm~400 nm的电磁波，它能够杀灭细菌和病毒，因此被广泛用于医学和卫生领域。
紫外线还有可能导致皮肤损伤，在日常生活中要避免长时间接触。
三、电磁波的危害尽管电磁波在生活中有着广泛的应用，但也存在着一定的危害。
长期接触较强的电磁波会对人体健康产生一定的影响。
较高频率的电磁波，如紫外线和X射线，对人体健康的危害更加严重。
因此，在使用电动设备和电子设备时，需要注意使用和保护自身。
总之，电磁波是一种无处不在的物理现象，无论是我们的通信、导航、医学和科学研究，都无法离开它。
高中物理必修三 新教材 学习笔记 第13章 4 电磁波的发现及应用
4电磁波的发现及应用[学习目标] 1.了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念。
2.知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的关系(重点)。
3.知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波的应用，了解电磁波的能量(重点)。
一、电磁场1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场产生电场①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生________________。
这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了________。
②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生________。
(2)变化的电场产生磁场变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生________，即________的电场产生磁场。
2．电磁场：变化的________和________互相联系，所形成的不可分割的统一体。
例1(多选)下列关于电磁场理论的叙述正确的是()A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场C．变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的磁场不产生电场恒定的电场不产生磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场周期性变化的磁场在周围空间产生同周期性变化的电场在周围空间产生同频频率的周期性变化的电场率的周期性变化的磁场二、电磁波1．(1)麦克斯韦的伟大预言：周期性变化的电场引起________变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的________，这样变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围________，形成电磁波。
(2)电磁波可以在________中传播，因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，不需要传播介质。
第13章 第4~5节 电磁波的发现及应用 能量量子化 新教材高中物理必修第三册(人教版)(解析版)
第4节电磁波的发现及应用第5节能量量子化课程内容要求核心素养提炼1．了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波的形成和传播．2．知道波长、频率、波速，了解电磁波谱．3．知道普朗克关于能量子的概念，了解原子的能级和能级跃迁．1．物理观念：电磁场，电磁波的波长、频率、波速，电磁波谱，热辐射，能量子，能级．2．科学思维：(1)电磁波的形成和传播．(2)能量子观点的建立和意义．一、电磁波的发现及应用1．麦克斯韦电磁理论(1)变化的磁场产生电场．(2)变化的电场产生磁场．(3)变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场．2．电磁波(1)麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦电磁场理论．(2)变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播形成了电磁波．3．电磁波谱(1)电磁波波速、波长、频率的关系式为c ＝λf ．(2)电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱．(3)不同电磁波有不同的特性，在生产、生活中具有广泛的应用．①长波、中波、短波可用于广播及其他信号的传输．②微波可用于卫星通信、电视等的信号传输．③红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒，X 射线可以用于诊断病情．4．电磁波的能量(1)赫兹用实验证实了电磁波的存在，说明电磁波是真正的物质存在．(2)微波炉能加热食物，收音机能收到电台发射的电磁波，说明电磁波具有能量．5．电磁波通信(1)电信网、广播电视网、互联网、移动电话等都是通过电磁波传递信息．(2)电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播．[判断](1)稳定的电场产生稳定的磁场．(×)(2)电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播．(√)(3)电磁波的传播速度一定为3×108m/s．(×)(4)电磁波具有能量可用于对物体加热，也可以携带信息，用于信息通信．(√)二、能量量子化1．热辐射(1)一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫作热辐射．(2)黑体不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，经典的电磁理论不能解释黑体辐射的实验规律．2．能量子(1)普朗克假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，最小能量值ε叫作能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，h称为普朗克常量．(3)普朗克假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说是不连续(分立)的．(4)爱因斯坦认为电磁场本身是不连续的，光本身是由能量子组成的，叫作光子．光子的能量ε＝hν．3．能级(1)原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级．原子可以自发地从能量较高的能级向能量较低的能级跃迁，放出光子．(2)原子跃迁时放出光子的能量，等于前后两个能级之差．[判断](1)物体在常温下也在不断地辐射电磁波．(√)(2)黑体不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波．(√)(3)普朗克认为带电微粒的能量是量子化的．(√)(4)原子发生能级跃迁时要放出光子．(×)探究点一麦克斯韦的电磁场理论1．对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场2．电磁场的产生如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．关于电磁场的理论，下列说法正确的是()A ．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B ．变化的磁场周围产生的电场一定是变化的C ．均匀变化的磁场周围产生的电场是均匀变化的D ．振荡电场周围产生的磁场也是振荡的D [非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，而均匀变化的电场产生恒定的磁场，所以变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，但不一定变化，故选项A 、B 错误；均匀变化的磁场一定产生恒定的电场，故选项C 错误；周期性变化的振荡电场一定产生同周期变化的振荡磁场，故选项D 正确．][训练1]下列有关电磁场理论说法正确的是()A ．法拉第预言了电磁波的存在，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性B ．变化的磁场一定产生变化的电场C ．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场D ．赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦关于光的电磁理论D [法拉第预言了电磁波的存在，赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦关于光的电磁理论，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，选项A 错误，选项D 正确；均匀变化的磁场产生恒定的电场，选项B 错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，选项C 错误．][训练2]在下图所示的四种磁场情况中，能产生恒定的电场的是()C [由电磁场理论，结合图像，则有：选项A 中磁场不变，则不会产生电场，故选项A 错误；选项B 中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故选项B 错误；选项C 中磁场随着时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故选项C 正确；选项D 中磁场随着时间非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故选项D 错误．]探究点二对电磁波的理解1．电磁波的特点(1)电磁场中储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程．(2)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波．(3)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波本身就是一种物质——场物质，所以传播时不再需要其他介质．(4)任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度，即c ＝3.0×108m/s ，电磁波传播虽然不需要介质，但在其他介质中的速度都比在真空中的小．2．波长、频率与波速之间的关系波速＝波长×频率，即v ＝λf ．(1)频率由波源决定，与介质无关，波长、波速的大小与介质有关．所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小．(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同．波长为0.6μm 的红光，从10m 外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？(c ＝3×108m/s)解析由速度公式v ＝x t可求得时间，可根据电磁波波长、频率和波速关系式c ＝λf 可求得频率其中t ＝x c ＝103×108s ≈3.33×10－8s 由c ＝λf 得f ＝c λ＝3×1086×10－7Hz ＝5×1014Hz ．答案 3.33×10－8s 5×1014Hz[训练3]关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是()A ．变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者互相联系，统称为电磁场B ．电磁场从发生区域由近及远地传播形成电磁波C ．电磁波是一种物质，可在真空中传播．所以，平时说真空没有实物粒子，但不等于什么都没有，还有“场”这种特殊物质D ．电磁波可在真空中传播，也可在介质中传播A [根据麦克斯韦电磁场理论，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生的是恒定的磁场，所以选项A 错误．][训练4](多选)下列关于电磁波的说法正确的是()A ．只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波B ．电磁波的传播需要介质C ．停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在D ．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的CD [要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是非均匀变化的，所以选项A 错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播，选项B 错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，选项C 正确；电磁波具有能量，电磁波传播的过程也就是能量传播的过程，所以选项D 正确．]探究点三电磁波谱1．电磁波谱是把电磁波按波长由大到小的顺序排列起来的图表．顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线．它们共同构成了范围广阔的电磁波谱．2．电磁波谱中各种波段的特征用途比较(如下表)电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X 射线γ射线特性波动性强热作用强感光性强化学作用荧光效应穿透力大穿透力最强用途通信广播、导航加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是()A ．红外线和X 射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B ．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C ．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞D ．紫外线和X 射线都可以使感光底片感光CD[X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线则不能，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞，选项C正确；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，选项D正确．] [训练5]下列关于紫外线的说法正确的是()A．照射紫外线可增进人体对钙的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射B．一切高温物体发出的光都含有紫外线C．紫外线有很强的荧光效应，常被用来防伪D．紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应C[由于紫外线有显著的生理作用，杀菌能力较强，在医疗上有其应用，但是过多地接受紫外线的照射，对人体来说也是有害的，选项A、D错误；并不是所有的高温物体发出的光都含有紫外线，选项B错误；紫外线有很强的荧光效应，可用来防伪，选项C正确．] [训练6]关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是()A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同B[声波、电磁波都能传递能量和信息，A项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B项正确；可见光属于电磁波，“B超”中的超声波是声波，波速不同，C项错误；红外线波长较X射线波长长，故D项错误．]探究点四对能量子的理解与计算1．每个能量子的能量ε＝hν，其中ν是电磁波的频率；光子的能量ε＝hν，其中ν是光的频率．2．能量子观点与黑体辐射实验的比较普朗克能量子假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．借助于能量子的假说，普朗克得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得很好．3．对能量量子化的理解(1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．(2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18WA[因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝Et，式中E＝6ε，t＝1s，又ε＝hν＝hcλ，可解得P＝6×6.63×10－34×3×108530×10－9×1W＝2.3×10－18W．][题后总结]分析有关能量子问题的技巧(1)熟练掌握能量子的计算公式：ε＝hν＝hcλ．(2)把握宏观能量E＝Pt与微观能量子的关系：E＝nε．(3)正确建立模型．[训练7](多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是()A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值εB．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C．能量子与电磁波的频率成正比D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的BC[普朗克能量子假说认为，能量存在某一个最小值，带电微粒辐射或吸收的能量只能是这个最小能量值的整数倍，故选项A错误，选项B正确；能量子与电磁波的频率成正比，故选项C正确；能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不是与现实世界相矛盾，故选项D错误．][训练8](多选)对于带电微粒辐射或吸收能量时的特点，下列说法正确的是() A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B．辐射或吸收的能量是某一最小值的整数倍C．吸收的能量可以是连续的D．辐射或吸收的能量是量子化的ABD[带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的．故A、B、D正确，C错误．]。
“电磁波的发现”教学中学生常提出的疑问及相应解释
相 位相 同 ， 许 多学 生感 到不 解 ， 甚至 认为 是错误 的．
Ｅ 。 ｃ Ｂ ０ ｓ ｉ ｎ （ 一 娩 ＋ 詈 ）
由以上 分 析 可 知 ， 按 正 弦变 化 的磁 场 产 生 按余 弦变 化 的 电场 ， 也 就是说 ， 电磁波传 播 过程 中 电场强 度 矢量 Ｅ和 磁感 应强度 矢 量Ｂ相 位相 差 ． 所以， 平
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ“ ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ ｓ ”．ｔ ｈ ｅ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓ ｗｉ ｌ ｌ ａ ｓ ｋ
中按 正弦变 化 的磁 场 产 生按 余 弦变 化 的 电场 ， 也 就
是说 ， 电场 强度 矢 量 Ｅ 和磁 感 应强 度矢 量 Ｂ 相 位相
差 ．
式 中 为 电场 的相 位 ， 产 生 正 弦变 化 的 磁场 的磁 感
应 强 度
Ｂ — Ｂｏ ｓ ｉ ｎ（ ｃ ｏ ｔ— ｋ ｚ） （ ２ ）
是 正 确 的．
ｋ Ｅ０ Ｃ Ｏ Ｓ （ ｃ ｏ ｔ — ｋ ｚ＋ ） 一
— —
ｃ ｏ Ｂ ｏ Ｃ Ｏ Ｓ（ ｏ ａ ｔ— —ｋ ｚ）
上述 的结论 与 图 Ｉ中平 面 电磁 波 电场 强度矢 量
Ｅ和 磁感应 强 度矢量 Ｂ 相位 相 同矛 盾． 释疑 ： 理 由 １得 出错 误 的 结论 是 因为 学生 没 有
大学物理教案：解析电磁波的特性和应用
大学物理教案：解析电磁波的特性和应用1. 引言在现代科学中，电磁波是一个十分重要且广泛应用的概念。
理解电磁波的特性对于物理学乃至其他领域的学习和研究都具有重要意义。
本教案旨在介绍电磁波的基本概念、特性以及其在实际应用中的重要作用。
2. 电磁波的定义与发现2.1 定义•电磁波指电场和磁场以垂直方向交替变化传播而形成的一种能量传播方式。
•由麦克斯韦方程组预言，并由赫兹实验证实，证明了它是真正存在的。
2.2 麦克斯韦方程组这里简要介绍一下麦克斯韦方程组，它们描述了电场和磁场之间的相互作用以及它们如何随时间和空间变化: - 描述静态情况：[高斯定律, 静态法拉第定律] - 描述动态情况：[安培环路定律, 法拉第电磁感应定律]2.3 电磁波的发现•赫兹实验证明了麦克斯韦方程组预言的电磁波存在。
•他利用了天线装置，产生并探测到了无线电波。
3. 电磁波的特性3.1 频率和波长•规定物理量频率和波速之间的关系公式。
•波长定义、计算方法和与频率之间的关系3.2 极化•描述电场振动方向：横向（水平、垂直）、相位差等。
3.3 能量传播与强度•描述能量传播方式以及具体如何计算能量密度和功率密度。
3.4 光速不变定律•描述光速在不同介质中传播时不会改变。
4. 电磁波的应用4.1 收音广播与无线通信技术•解释收音机和无线通信是如何使用电磁波进行信息传输的。
•简要介绍调制、解调等基本原理。
4.2 光学技术•解释光学设备如望远镜、显微镜等是如何利用电磁波进行图像形成的。
•简要介绍光学成像原理和应用。
4.3 医学影像技术•解释医学影像技术（如X射线、MRI等）如何利用电磁波来观察人体内部结构。
•简要介绍不同医学影像技术的原理和应用。
5. 总结通过本教案，我们了解了电磁波的定义、发现和特性，并探讨了其在实际应用中的重要作用。
希望能够为物理学习者对于电磁波有更深入的理解提供帮助，并激发对相关领域进一步研究和探索。
人教版高中物理必修第三册《电磁波的发现及应用》教案及教学反思
人教版高中物理必修第三册《电磁波的发现及应用》教案及教学反思一、教案设计1. 教学目标•理解电磁波的定义；•了解电磁波的分类及其物理特性；•理解光的本质是电磁波，掌握光的基本特性；•了解电磁波的应用。
2. 教学重点•电磁波的定义和特性；•光的本质和基本特性。
3. 教学难点•电磁波的特性和应用；•光的本质和基本特性。
4. 教学方法•讲授法；•实验法；•课堂讨论。
5. 教学过程第一课时：电磁波的定义和分类1.引入本节课的主题是电磁波的发现及应用，让学生了解电磁波在我们日常生活和工作中的重要性。
2.概念讲解电磁波是一种具有电场和磁场的波动现象，是由不断变化的电场和磁场相互耦合而产生的。
根据频率的不同，电磁波可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等几种类型。
3.实验演示通过指示器电流变化、火花放电等实验，让学生直观感受电磁波的存在。
4.课堂讨论让学生就电磁波的分类、物理特性和应用进行讨论，进一步增强学生的探究兴趣和学习效果。
第二课时：光的本质和基本特性1.引言我们日常生活中接触到的光线都被我们称作光，但是大家知道光的本质吗？2.探究光的本质和基本特性通过实验，引导学生探究光的本质是电磁波，具有波动性；光具有干涉、衍射、偏振等特性。
3.课堂小结对本节课的重点内容进行小结，强调光的本质是电磁波，具有波动性和干涉、衍射、偏振等特性，增强学生对光的理解。
第三课时：电磁波的应用1.引入本节课的主题是电磁波的应用，让学生了解电磁波在我们生活中的应用领域。
2.实例分析以手机、无线电、微波炉等为例，让学生了解电磁波在通讯、加热等领域的应用。
3.课堂讨论学生就电磁波在我们日常生活中的应用领域进行讨论。
课后作业选取一种电磁波类型，介绍其物理特性和应用领域。
二、教学反思本次教学的主要内容是人教版高中物理必修第三册《电磁波的发现及应用》，旨在让学生了解电磁波的定义和分类、光的本质和基本特性、电磁波的应用。
《电磁波的发现》高中物理教案
《电磁波的发现》高中物理教案一、教学目标1. 让学生了解电磁波的产生、传播和应用，理解电磁波在现代科技领域中的重要性。
2. 通过对电磁波的研究，提高学生的科学素养，培养学生的创新意识和实践能力。
3. 引导学生通过观察、实验、分析等方法，探究电磁波的性质，培养学生的团队合作精神和交流能力。
二、教学内容1. 电磁波的产生：介绍电磁波的产生原理，引导学生了解电磁波的频率、波长和能量等基本特性。
2. 电磁波的传播：讲解电磁波在真空和介质中的传播规律，引导学生掌握电磁波传播的速度和衰减等知识。
3. 电磁波的应用：介绍电磁波在通信、雷达、医学等方面的应用，引导学生了解电磁波在现代科技领域的重要性。
4. 电磁波的发现历程：讲述电磁波的发现过程，引导学生了解科学家们的研究方法和思维过程。
5. 电磁波实验：安排一次实验课，让学生通过实验观察电磁波的性质，培养学生的实践能力。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解电磁波的基本概念、产生、传播和应用等方面的知识。
2. 采用实验法，让学生通过实验观察电磁波的性质，培养学生的实践能力。
3. 采用讨论法，引导学生就电磁波的发现历程和应用等方面进行探讨，培养学生的团队合作精神和交流能力。
四、教学准备1. 准备相关教案、课件和教学视频，以便进行课堂教学。
2. 准备实验器材，安排实验课的场地和时间。
3. 准备课后作业，巩固学生对电磁波知识的理解和掌握。
五、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状态。
2. 课后作业：检查学生完成作业的情况，评估学生对电磁波知识的掌握程度。
3. 实验报告：评估学生在实验课上的表现，了解学生对电磁波实验技能的掌握情况。
4. 小组讨论：观察学生在讨论中的表现，评估学生的团队合作精神和交流能力。
六、教学步骤1. 导入新课：通过回顾电磁学基础知识，引导学生进入电磁波的学习。
2. 讲解电磁波的产生：介绍麦克斯韦方程组，解释电磁波的产生原理。
初中九年级物理：赫兹发现电磁波
赫兹发现电磁波1887年，赫兹首先发现并验证了电磁波的存在。
当时，年仅29 岁。
赫兹的重大发现，不但为无线电通信创造了条件，并且从电磁波的传播规律，确定电磁波和光波一样，具有反射、折射和偏振等性质，验证了麦克斯韦关于光是一种电磁波的理论推测。
19世纪60年代，麦克斯韦提出电磁场的理论，并从理论上推测到电磁波的存在，可惜他英年早逝，只活了48岁，未能用实验来证明自己推测的正确性。
当时，没有人能理解麦克斯韦的学说，因此，他的功绩生前并未得到重视。
直到他死后近10年，赫兹发现并证明了电磁波存在后，人们才意识到麦克斯韦理论的重要性。
如果把电磁理论的建立比做一座宏伟的大厦，那么，为这座大厦奠定了坚实地基的是法拉第；在坚实的地基上建成这座大厦的是麦克斯韦；为这座雄伟的大厦进行内部装修，使它能够最后被人们广泛使用的是赫兹。
人们为了纪念这位年轻的科学家为人类做出的不朽功勋，用麦克斯韦的名字来命名物理学和数学的一些概念，并采用“赫兹”作为频率的单位。
1857年2月22日，亨利希·赫兹生于德国汉堡。
赫兹在少年时代就显示了自己非凡的聪明才智，以及出众的实验才能。
他特别喜欢做力学和光学实验。
为了提高自己的动手功夫，他便利用课余时间去向一位细木工学习手艺，还去向车工师傅学习车工技术，练就了一双灵巧的手。
星期天，赫兹从来不休息，他在学校里学习制图。
有趣的是，后来当他的车工师傅得知赫兹当了物理学教授的消息时，曾带着惋惜的口吻赞叹道：“唉！真可惜！赫兹本该是一个多么出色的车工啊！”1884年秋，赫兹开始攻克他的导师亥姆霍兹提出的柏林科学院悬赏奖的问题，即如何用实验来证实电磁波的存在呢？他对这个难题进行了无数次实验，均未取得什么成效。
然而，赫兹并没有灰心，一直思索着解决这道难题的办法。
他几乎把全部时间都耗在学校实验室里。
在学校的物理实验室中，有一种叫黎斯螺线管的感应线圈，这种仪器有初级和次级两个线圈，它们是相互绝缘的。
高中物理_第四章_电磁波及其应用
【分析】这是一道实例题，运用中波段波长范围，得到中波段频率范围，进而得到此波段中 最多容纳的电台数。 ，
根据
可以得到：
， 。
，
中波段频率范围是：
这样此波段中能容纳的电台数为：
基础练习 （选 6 题，填 3 题，计 3 题） 一、选择题 1、下列关于电磁波的说法中正确的是（ C） A．电磁波传播时需要介质 B．电磁波是沿某一特定方向在空间传播的 C．宇航员在月球上面对面交谈时是靠移动无线电话来实现的 D．水波、声波是自然现象，而电磁波是人工制造出的现象 2、关于电磁波的产生原因，以下说法中正确的是（D ） A．只要电路中有电流通过，电路的周围就有电磁波产生 B．电磁波就是水波 C．电磁波只能在通电导体内传播 D．只要有变化的电流，周围空间就存在电磁波
三、计算题 5、简述赫兹实验的原理。
答案：1、ACD
2、B
3、AC
4、
5、将两段共轴的黄铜杆作为振荡偶极子的两半，A、B 中间留有空隙，空隙两边杆的端点
上焊有一对光滑的黄铜球。将振子的两半联接到感应圈的两极上，感应圈间歇地在 A、B 之 间产生很高的电势差。当黄铜球间隙的空气被击穿时，电流往复振荡通过间隙产生电火花。 由于振荡偶极子的电容和自感均很小，因而振荡频率很高，从而向外发射电磁波。但由于黄 铜杆有电阻，因而其上的振荡电流是衰减的，故发出的电磁波也是衰减的，感应圈以每秒 的频率一次又一次地使间隙充电， 电偶极子就一次一次地向外发射减幅振荡 电磁波。探测电磁波则是利用电偶极子共振吸收的原理来实现的。
3、D
4、BC
5、A
6、BC 9、600、0.02 、0.02
7、光在真空中传播，3×108m/s
10、10m
8、4 倍
《电磁波的发现》高中物理教案
《电磁波的发现》高中物理教案一、教学目标1. 让学生了解电磁波的发现过程，掌握电磁波的基本概念和特性。
2. 通过学习电磁波的发现，培养学生对科学研究的兴趣和探索精神。
3. 提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 电磁波的发现过程：麦克斯韦方程组、赫兹的实验验证、马可尼和贝尔的通信实验。
2. 电磁波的基本特性：波动性、能量、速度、频率、波长。
三、教学重点与难点1. 重点：电磁波的发现过程，电磁波的基本特性。
2. 难点：麦克斯韦方程组的推导，电磁波传播速度的计算。
四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生通过自主学习、合作探讨，掌握电磁波的相关知识。
2. 利用多媒体课件，展示电磁波的发现过程和实验现象，增强学生的直观感受。
3. 结合生活实例，让学生体会电磁波在实际应用中的重要性。
五、教学步骤1. 导入新课：通过展示手机、无线网络等实例，引导学生关注电磁波在现代生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 自主学习：让学生阅读教材，了解电磁波的发现过程，掌握电磁波的基本特性。
3. 课堂讲解：讲解麦克斯韦方程组的推导过程，阐述电磁波的发现意义。
4. 实验演示：展示赫兹实验、马可尼和贝尔的通信实验，让学生直观地感受电磁波的传播现象。
5. 课堂练习：布置相关练习题，让学生巩固所学知识。
6. 拓展延伸：介绍电磁波在现代科技领域的应用，如无线电通信、雷达、微波炉等。
7. 总结反馈：对本节课的内容进行总结，收集学生反馈，为后续教学做好准备。
六、电磁波的应用1. 教学目标让学生了解电磁波在日常生活和科技领域中的应用。
培养学生运用电磁波知识解决实际问题的能力。
2. 教学内容无线电通信：调制、解调、天线原理。
雷达技术：原理、应用。
微波炉：工作原理、应用。
医学应用：MRI、无线电成像技术。
3. 教学重点与难点重点：电磁波在日常生活和科技领域中的应用。
难点：雷达技术原理，微波炉的工作原理。
4. 教学方法结合实际案例，采用讲授和讨论相结合的方法。
从物理学角度解析电磁波
从物理学角度解析电磁波电磁波是当前科学研究中非常重要和基础的一种现象，广泛应用于通信、科学研究和医学等领域。
从物理学的角度来解析电磁波，我们可以更好地理解电磁波在空间中的传播规律和现象，探究其底层原理，从而更好地应用到实际生活中。
下面，本文将从物理学角度解析电磁波。
一、电磁场的产生和作用电磁波是由电磁场的振荡产生的。
而电磁场是由带电体所产生的，可以通过改变带电体的运动状态、形状、电荷等变化来调控电磁场的强度和方向。
另外，电磁场还有极化效应，即当电磁场作用于物质时，会引起物质内部电荷的重新排列，形成电偶极矩，从而影响电磁场的分布和强度。
这些过程都是电磁波产生的基础。
二、电磁波的结构和传播规律电磁波是由电场和磁场交替变化、相互作用而形成的。
在电磁波的传播过程中，电场和磁场都是垂直于电磁波传播方向的，互相垂直、交叉作用。
而且，电磁波的传播速度在真空中是恒定的，即约为3×10^8 m/s，这也是电磁波被广泛应用于通信领域的原因之一。
此外，电磁波还具有频率和波长等物理性质，频率越高，波长越短，电磁波的能量就越大，传播距离也会越远。
三、电磁波的应用电磁波的应用非常广泛，如电视、手机、无线电和雷达等通信技术，医学诊断和治疗领域的X光、磁共振和超声技术等都离不开电磁波。
其中，雷达技术尤为重要，它通过向目标发送电磁波，利用目标的反射信号来探测目标的位置、速度和方向等信息，既有军事用途，也有民用用途。
电磁波在人类社会的发展和进步中发挥了不可替代的作用。
四、电磁波的未来发展方向在当今不断发展的科学和技术领域，电磁波的应用和研究方向也在不断拓展和深入。
未来，电磁波的应用将更加高效、智能化和人性化，比如基于超导技术的电磁波传输、基于信号处理技术的自动化决策和控制、基于生物学和神经科学的脑机接口技术等等。
同时，电磁波研究也将陆续涌现新的发现和进展，比如量子电磁学、宏观量子现象、新型电磁波辐射现象等等，这些新的领域和发现将为人类社会的发展和进步带来更多的机遇和挑战。
高中物理(新人教版)必修第三册：电磁波的发现及应用【精品课件】
三、电磁波谱
1.波的特性
在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰;凹下的最低处叫作波谷。邻
近的两个波峰（或波谷）的距离叫作波长。在1s内有多少次波峰（或波
谷）通过，波的频率就是多少。水波不停地向远方传播，用来描述波传
播快慢的物理量叫作波速。 2.波速、波长、频率的关系
波峰
2.下列各组电磁波，按波长由长到短排列正确的是（ ） A.紫外线、可见光、红外线、 γ射线 B.可见光、红外线、紫外线、 γ射线 C.γ射线、红外线、紫外线、可见光 D.红外线、可见光、紫外线、 γ射线 【正确答案】D
3.（多选）下列关于电磁波的说法中正确的是（
）
A.只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波
二、电磁波
伟大的预言——空间可能存在电磁波
变化 的电场
变化 的磁场
变化 的电场
新的电场 和磁场
变化的电场和磁场交替产生， 由近及远地向周围传播。
二、电磁波
1.电磁波的传播
空气、水，是声波和水波传播的介质。电磁波可以在真空中 传播，不需要介质。
二、电磁波
2.电磁波的传播速度
电磁波的传播速度等于 光速，光是以波动形式 传播的一种电磁振动— —光是一种电磁波。
三、电磁波谱
电磁波的频率范围很广。无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴 射线、γ射线都是电磁波。可见光只是电磁波中的一小部分。按电磁波的波 长或频率大小的顺序把它们排列起来,就是电磁波谱。
三、电磁波谱
（1）无线电波：波长大于1mm，分为长波、中波、短波和微波，主要 用于无线电通讯； （2）红外线：波长比无线电波短，比可见光长，所有的物体都在不 停地发射红外线，主要用于遥感、加热； （3）可见光：波长在700nm~400nm，分为红、橙、黄、绿、青、蓝、 紫七种，可被视网膜感知；
电磁波的发现历程（1831－1888）
电磁波的发现历程（1831－1888）英国实验科学家法拉第在1831年开始⼀连串重⼤的实验，并发现了电磁感应。
这个重要的发现来⾃于，当他将两条独⽴的电线环绕在⼀个⼤铁环，固定在椅⼦上，并在其中⼀条导线通以电流时，另外⼀条导线竟也产⽣电流。
他因此进⾏了另外⼀项实验，并发现若移动⼀块磁铁通过导线线圈，则线圈中将有电流产⽣。
同样的现象也发⽣在移动线圈通过静⽌的磁铁上⽅时。
他的展⽰向世⼈建⽴起“磁场的改变产⽣电场”的观念。
此关系由法拉第电磁感应定律建⽴起数学模型，并成为四条麦克斯韦⽅程组之⼀。
这个⽅程组之后则归纳⼊场论之中。
法拉第并依照此定理，发明了早期的发电机，此为现代发电机的始祖。
1839年他成功了⼀连串的实验带领⼈类了解电的本质。
法拉第使⽤“静电”、电池以及“⽣物⽣电”已产⽣静电相吸、电解、磁⼒等现象。
在他⽣涯的晚年，他提出电磁⼒不仅存在于导体中，更延伸⼊导体附近的空间⾥。
这个想法被他的同僚排斥，法拉第也终究没有活着看到这个想法被世⼈所接受。
法拉第也提出电磁线的概念：这些流线由带电体或者是磁铁的其中⼀极中放射出，射向另⼀电性的带电体或是磁性异极的物体。
这个概念帮助世⼈能够将抽象的电磁场具象化，对于电⼒机械装置在⼗九世纪的发展有重⼤的影响。
法拉第如浩瀚宇宙般深邃的物理思想，强烈地吸引了同在英国的⼀位年轻⼈——来⾃英国苏格兰爱丁堡的麦克斯韦（詹姆斯麦克斯韦，James Clerk Maxwell，1831～1879）。
麦克斯韦认为，法拉第的电磁场理论⽐当时流⾏的超距作⽤电动⼒学更为合理，他抱着⽤严格的数学语⾔来描述法拉第理论的决⼼闯⼊了电磁学领域，并成为继法拉第之后集电磁学⼤成的伟⼤科学家。
麦克斯韦于1855年左右开始研究电磁学。
在潜⼼研究了法拉第关于电磁学⽅⾯的新理论和思想之后，他坚信法拉第的新理论包含着真理。
他在前⼈成就的基础上，对整个电磁现象作了系统、全⾯的研究，凭借他⾼深的数学造诣和丰富的想象⼒接连发表了电磁场理论的三篇论⽂：《论法拉第的⼒线》（On Faraday’s Lines of Force，1855年12 ⽉）；《论物理的⼒线》（On Physical Lines of Force，1862年）；《电磁场的动⼒学理论》（A dynamical theory of the electromagnetic field，1864年12⽉8⽇）。
高中物理课件-14.1电磁波的发现
一、伟大的预言
麦克斯韦的电磁场理论要点——伟大的预言
1.变化的磁场产生电场 实质是：变化的磁场在空间产生了电场，电路中的 没有闭合电路，同样产生电场
第1节 电磁波的发现
丰城九中
汉斯·克里斯蒂安·奥斯特
(Hans Christian Oersted，1777-1851)
丹麦物理学家、化学家。1820年发现 了电流的磁效应，他的重要论文在 1920年整理出版，书名是《奥斯特科 学论文》
法拉第评价道：他突 然打开了科学中一个 黑暗领域的大门，使 其充满光明
迈克尔·法拉第 （Michael Faraday，1791-1867） 英国物理学家、化学家，也是著 名的自学成才的科学家，生于萨 里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭， 仅上过小学。
成就：提出电磁感应学说, 发现电场与磁场的联 系, 提出磁场力线的假说, 发现了电解定律，推 广专业用语, 发现苯等物质。
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (James Clerk Maxwell，1831 〜1879)，出生于苏格兰爱丁 堡，英国物理学家、数学家。 经典电动力学的创始人，统计 物理学的奠基人之一。
2.变化的电场磁场产生磁场
既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化 的电场能不能够在空间产生磁场？
麦克斯韦经过反复思 考提出假设：变化的电场 也相当于一种电流，也在 空间产生磁场，即变化的 电场在空间产生磁场。
3.电磁场 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域 中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它 周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在 它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变 化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分 离的统一体，这就是电磁场。
统编人教版物理高中必修第三册《4 电磁波的发现及应用》优秀教案教学设计
4电磁波的发现及应用[学习目标] 1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义.2.了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性．(重点)3.理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程．(难点)4.了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率．一、电磁波的发现1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场(如图甲所示)．(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场(如图乙所示)．2．电磁场：变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场．3．电磁波(1)电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波．(2)电磁波的特点：①电磁波是横波，电磁波在空间传播不需要介质；②电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝λf，在真空中，电磁波的速度c＝3．0×108m/s.(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．4．赫兹的电火花(1)赫兹实验的分析和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出感应电动势，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花．这个导线环实际上是电磁波的检测器．结论：赫兹实验证实了电磁波的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性．(2)赫兹的其他成果赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象．测量证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c，证实了麦克斯韦关于光的电磁场理论．二、电磁振荡1．振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流．2．振荡电路：能够产生振荡电流的电路．最基本的振荡电路为LC振荡电路．3．电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，电场和磁场周期性相互转变的过程也就是电场能和磁场能周期性相互转化的过程．4．电磁振荡的周期与频率(1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．(2)频率：1 s内完成周期性变化的次数．振荡电路里发生无阻尼振蒎时的周期和频率分别叫作固有周期、固有频率．(3)周期和频率公式：T＝2πLC，f＝12πLC.1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)变化的电场一定产生变化的磁场．(×)(2)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场．(×)(3)电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s. (√)(4)麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在．(×)(5)在振荡电路中，电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能．(√)2．下列关于电磁波的叙述中，正确的是()A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/sC．电磁波由真空进入介质传播时，波长变短D．电磁波不能产生干涉、衍射现象E．电磁波具有波的一切特征ACE[电磁波是交替产生呈周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播而产生，故A项正确；电磁波只有在真空中传播时，其速度为3×108m/s，故B 项不正确；电磁波在传播过程中其频率f不变，由波速公式v＝λf知，由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小，所以可得此时波长变短，故C 正确；电磁波是一种波，具有波的一切特性，能产生干涉、衍射等现象，故E 项正确，D项不正确．]3.如图所示，LC电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700 Hz变为1 400 Hz，则把电容________到原来的________．[解析]由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的12，由T＝2πLC，L不变，当C＝14C0时符合要求．[答案]减小1 4对电磁波的理解1.如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．2．对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场机械波电磁波研究对象力学现象电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化传播传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系产生由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发干涉可以发生可以发生衍射可以发生可以发生横波可以是是纵波可以是不是A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场D．电场周围一定存在磁场E．磁场周围一定存在电场ABC[]电磁波的特点(1)电磁波有波的一切特点：能发生反射、折射现象；能产生干涉、衍射等现象．(2)电磁波是横波．在电磁波中，每处的电场强度和磁感应强度方向总是互相垂直的，并且都跟那里的电磁波的传播方向垂直．(3)电磁波可以在真空中传播，向外传播的是电磁能．1．关于电磁波，下列说法正确的是()A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波B．电磁波在真空和介质中传播速度不相同C．均匀变化的磁场能够在空间形成电磁波D．赫兹证明了电磁波的存在E．电磁波在真空中具有与光相同的速度BDE[若只有电场和磁场，而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，A、C错；光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B、E正确；赫兹证明了电磁波的存在，D项正确．]电磁振荡1.时刻(时间) 工作过程q E i B 能量0→T4放电过程q m→0E m→00→i m0→B m E电→E磁T 4→T2充电过程0→q m0→E m i m→0B m→0E磁→E电T 2→3T4放电过程q m→0E m→00→i m0→B m E电→E磁3T4→T 充电过程0→q m0→E m i m→0B m→0E磁→E电3．板间电压u、电场能E E、磁场能E B随时间变化的图象(如图所示)u、E E规律与q-t图象相对应；E B规律与i-t图象相对应4．分类分析(1)同步关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能E E是同步变化的，即：q↓→E↓→E E↓(或q↑→E↑→E E↑)振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E B也是同步变化的，即：i↓→B↓→E B↓(或i↑→B↑→E B↑)(2)同步异变关系在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、E E与线圈中的三个物理量i、B、E B是同步异向变化的，即q、E、E E同时减小时，i、B、E B同时增大，且它们的变化是同步的，也即：q、E、E E↑同步异向变化,i、B、E B↓.注意：自感电动势E的变化规律与q-t图象相对应．【例2】LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是()A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大E．若电容器正在充电，则自感电动势正在阻碍电流增大BCD[本题考查各物理量发生变化的判断方法．由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板的带电情况，可分两种情况讨论：(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C对，A错；(2)若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B对，由楞次定律可判定D对E错．故正确答案为BCD.]解决电磁振荡问题的基本思路分析电磁振荡的过程时，可以结合图象，这样会使问题更直观．首先依据题意找出振荡图象的初状态，然后画出其电流或电荷量随时间变化的图象，根据时间关系，可以大体找出该时刻在图象上对应的位置，从而确定处于充电还是放电状态，最后再依据充、放电过程中各物理量的变化规律求解具体问题．2.如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S 处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，画出反映电容器a 极板上电荷量q随时间变化的图象(q为正值表示a极板带正电)．[解析]开关S处于闭合状态时，电流稳定，又因L电阻可忽略，因此电容器C两极板间电压为0，所带电荷量为0，S断开的瞬间，D灯立即熄灭，L、C 组成的振荡电路开始振荡，由于线圈的自感作用，此后的T时间内，线圈给电容4器充电，电流方向与线圈中原电流方向相同，电流从最大逐渐减为0，而电容器极板上电荷量则由0增为最大，根据电流流向，此T时间里，电容器下极板b带4时间内，a极板带负电，由0增为最大．正电，所以此T4[答案]课堂小结知识脉络1.麦克斯韦电磁场理论的内容.2.电磁波的特点及其发现过程.3.振荡电路及振荡电流.4.电磁振荡的周期和频率.1．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是()A．电场一定能产生磁场，磁场也一定能产生电场B．变化的电场一定产生磁场C．稳定的电场也可以产生磁场D．变化的磁场一定产生电场E．变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场BDE[根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场，E项正确；变化的电场一定产生磁场，稳定的电场不产生磁场，故A、C项错误，B项正确．同理知D正确．] 2．不能发射电磁波的电场是()ABC[由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B图、C图时)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D、E图)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，便会形成电磁波．]3.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场，当产生的电场的电场线如图所示时，可能是向上的磁场在________或向下的磁场在________．[解析]在电磁感应现象的规律中，当一个闭合电路中的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的．麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场．向上的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则可判断出感应电流方向如题图中E的方向所示，同理，当向下的磁场减小时，也会得到图中电场的方向．[答案]增强减弱。
高中物理人教版(选修3-4)第十四章电磁波第1节电磁波的发现(共56张PPT)
麦 克 斯 韦
韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音 带给我──“我是你忠实而又真诚的 法拉，充电到一个伏特，表示对你 的爱。-----麦克斯韦
新 课 内 容
一、麦克斯韦的电磁场理论要点
麦克斯韦的电磁场理论要点——伟大的预言
1、变化的磁场产生电场 -----法拉第的发现 装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间 变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感 应电流使灯泡发光。
新 课 内 容
二、电磁场、电磁波
3.电磁波形成示意图：
激 发
激 发
若是均匀变化 变 化 电 场 若非均匀变化
激 发
稳定磁场
不再激发
稳定电场
激 发
非均匀变 化的磁场
若是均匀变化 变Biblioteka 磁场 若非均匀变化新 课 内 容
三、赫兹的电火花
麦克斯韦英年早逝，未能见到科学实验对电磁场理 论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫 兹的功劳。
STS---无线电发展史
在赫兹发现电磁波六年后，意大利的马可尼、俄国的波波夫分 别实现无线电传播，并很快投人实际使用。其他利用电磁波的技术， 也像雨后春笋般相继问世。 无线电报（1894年）、无线电广播（1906年）、无线电导航
（1911年）、无线电话（1916年）、短波通讯（1921年）、无线电
第十四章
电磁波
第 1节
电磁波的发现
学习目标
1．知道麦克斯韦电磁场理论的基本内容。 2．知道电磁波的特点。 3.会分析LC振荡回路中振荡电流的产生过程。
4.知道LC电路中能量转化情况。
5.知道LC电路的周期和频率公式，知道周期（频率）的决定要素。 重点难点： 1.麦克斯韦电磁场理论的基本内容。 2.LC回路振荡过程的分析。
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电磁波的发现物理
电磁波的发现物理课件
1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。
了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。
2、了解电磁场在空间传播形成电磁波。
3、了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。
体会两位科学家研究物理问题的思想方法。
过程：
一、伟大的预言
说明：法拉第发现电磁感应现象那年，麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生，从小就表现出了惊人的数学和物理天赋，他从小热爱科学，喜欢思考，1854年从剑桥大学毕业后，精心研读了法拉第的著作，法拉第关于场和力线的思想深深吸引了麦克斯韦，但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点，那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。
因此，这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。
1860年初秋，麦克斯韦特意去拜访法拉第，两人虽然在年龄上相差四十岁，在性情、爱好、特长方面也迥然各异，可是对物质世界的看法却产生了共鸣。
法拉第鼓励麦克斯韦：你不应停留在数学解释我的观点，而应该突破它。
说明：麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果，结合了自己的创造性工作，最终建立了经典电磁场理论。
说明：法拉第电磁感应定律告诉我们：闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流，我们知道电荷的定向移动形成电流，为什么
会产生感应电流呢?一定是有了感应电场，因此，麦克斯韦认为，这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场，电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动，产生了感应电流。
即使变化的磁场周围没有闭合电路，同样要产生电场。
变化的磁场产生电场，这是一个普遍规律
说明：自然规律存在着对称性与和谐性，例如有作用力就有反作用力。
既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场能否产生磁场呢?麦克斯韦大胆地假设，变化的电场能够产生磁场。
问：什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场?（例如通电螺线管中的电流发生变化，那么螺线管内部的磁场要发生变化）说明：根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场能够引起变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场，变化的磁场又引起变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播就形成了电磁波。
二、电磁波
问：在机械波的横波中，质点的振动方向和波的传播方向之间有何关系?（两者垂直）
说明：根据麦克斯韦的理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且两者均与电磁波的传播方向垂直，电磁波是横波。
问：电磁波以多大的速度传播呢?（以光速C传播）
问：在机械波中是位移随时间做周期性变化，在电磁波中是什么随时间做周期性变化呢?（电场强度E和磁感应强度B）
三、赫兹的电火花
说明：德国科学家赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论
第一节、电磁波的发现
板书设计
一、伟大的预言
1、变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场
2、变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播形成电磁波
二、电磁波
1、电磁波是横波，E和B互相垂直，而且两者均与电磁波的传播方向垂直
2、电磁波以光速C传播）
宇宙速度
人造卫星宇宙速度
教材分析
本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，并介绍了第二、第三宇宙速度。
人造卫星是万有引力定律在天学上应用的一个非常重要实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。
教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。
学生通过行星的运动一节已经知道了行星的运动规律，因此在分析人造卫星的运动学特点，和动力学特点可采取类比的方法，近而进一步理解应用万有引力定律分析天体运动的方法。
因此，本节是万有引力定律与航天中的重点内容，是学生进一步学习、研究、探索天体物理问题的理论基础。
另外，学生通过对人类在宇宙航行领域中
的伟大成就及我国在航天领域成就的`了解，增强学生的民族自信心和自豪感。
学情分析
学生已掌握了运动的合成与分解、牛顿运动定律、圆周运动等节的理论。
并在本之前学习了天体的运动，和万有引力定律的知识，能运用万有引力定律揭示一些天体运动的特点。
学生可以类比行星运动的特点原理自己分析人造卫星的规律。
另外学生也可以利用前面的知识和对宇宙奥秘的好奇心探索人造卫星的发射及宇宙速度。
学生可以通过联想上一所学的对平抛物体的运动的处理方法探究牛顿的思考，以地心为参考系平抛出去的物体从空间运动效果上可分解为指向地心的自由落体运动和绕地心的匀速圆周运动。
而这两个分运动都是变速度运动，它们都需要一个指向地心的力维持它们各自的运动状态。
因此万有引力就有要改变两个运动状态的效果，即要既要产生自由落体加速度又要产生向加速度。
当万有引力只能提供向心力时，自由落体加速度就变成零，这样平抛出去的物体就落不下了，从而得到第一宇宙速度。
再根据圆周运动和机械运动的知识可知道速度再大一些会做椭圆运动或摆脱地球对它的约束。
这样，人们就可以到更远的地方去探索宇宙的奥秘了。